非金属管衬里管分类以及应用情况.docx

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非金属管衬里管分类以及应用情况

非金属管、衬里管分类以及应用情况

一、 非金属管

　　1.     工程塑料管道

　　工程塑料管道具有比金属轻、有一定机械强度、优良的耐腐蚀性能和加工性能（可机械加工、热成型和焊接）等特性。

　　1）        PVC（PolyvinylChloride聚氯乙烯）

　　PVC具有良好的耐腐蚀性能、机加工性能、力学性能。

在石油化工方面，PVC管主要用于输送某些腐蚀性流体，不宜用于输送可燃、剧毒和含有固体颗粒的流体。

有较好的耐溶剂性和化学稳定性，耐石油、汽油、丙烷、丁烷等烷烃类的腐蚀和溶解，对一般无机酸、有机酸、碱类和醇类均耐蚀。

但氯代烷烃、酮类、醚类、芳烃类等溶剂，对它有很大的溶胀性，强氧化剂可和它起作用。

　　PVC有很大的溶胀性，强氧化剂可和它起作用，有很好的加工性能，可机加工、热成型和焊接，还有较好的耐溶剂性和化学稳定性，耐石油、汽油、丙烷、丁烷等烷烃类的腐蚀和溶解，对一般无机酸、有机酸、碱类和醇类均耐蚀。

但氯代烷烃、酮类、醚类、芳烃类等溶剂。

　　PVC管材规格已经标准化：

ф8～200，另又增加ф250、ф300、ф350、ф400。

有带承插口三通及90°肘形弯头；带丝扣的三通及90°弯头；平口90°弯头；平口异径三通；带凸缘、带螺纹接管及接管螺帽；阀门有隔膜阀DN65、DN80；45°角形截止阀DN25、DN30、DN40、DN50。

　　根据使用情况，PVC管可分为0.5、0.6、1.0和1.6MPa四个压力等级；PVC管适用温度范围为-15℃～60℃，下限温度使用时容易开裂，高于上限温度使用时软化。

PVC管一般分为轻型管和重型管两种。

硬聚氯乙烯管可用于真空度<740mmHg的管道：

常温下，硬聚氯乙烯管的使用压力如下：

   轻型管≤0.6MPa

　　重型管≤1.0Pa

　　采用承插粘接连接方式的挤压成型的硬聚氯乙烯管的使用压力较高。

硬聚氯乙烯的热变形温度为73.8℃，它的线胀系数比较大，约为钢的7倍，而弹性模量较小。

硬聚氯乙烯管的聚氯乙烯单体含量及稳定剂中的铅、镉等有害物质超过标准时对环境和人身健康有害。

　　2）        PP（Polypropylene聚丙烯）

　　PP比水轻。

熔化温度为165±5℃，推荐使用温度小于120℃。

低温性能比PVC还差。

线胀系数常温下比PVC大一倍。

热收缩率比PVC小。

传热性很差（添加石墨可改善导热性能）。

短时抗拉强度为30～38MPa，随温度升高而下降。

弹性模量不到PVC的一半。

抗冲击强度不高。

延伸率20℃下为12％。

长期抗拉强度较低，其蠕变现象比PVC更严重，其蠕变极限为16MPa

　　PP管道具有优良的耐化学药品性．对于有机酸、碱或盐类溶液（氧化性除外）几乎温度高到100℃而无破坏。

例如在100℃以下的浓磷酸、40％硫酸、浓盐酸及盐类溶液中均可使用。

但对于发烟硫酸、浓硝酸和氯磺酸等强氧化性酸，即使在室温下也不能使用。

对于含有活性氯的次氛酸盐，过氧化氢以及格酸等氧化性介质，也只能用于低浓度和低温度的情况。

对于羧酸（浓酗酸与丙酸除外）仍行较好的耐蚀性。

酚避、酮类等介质对其无溶胀作用。

烷烃持别是卤代烃则能引起熔胀。

温度在80℃以上时，芳香烃对其有溶解作用。

在100℃以下时，乙醇、乙二醇、丙三醇都可使用。

　　PP有很好的加工性能，它可以机加工、热成型、焊接和消除应力退火处理。

PP管道一般用于化学工业。

　　3）        UPVC

　　UPVC是一种以聚氯乙烯为主体的特级增强聚氯乙烯。

日前，UPVC塑料制管，管件和塑料制阀门已广泛使用。

表4.5.10 UPVC塑料管、管件和阀门应用情况

　　4）        ABS

　　ABS（丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物）塑料，在国内防腐蚀领域内开始得到应用。

　　5）        聚乙烯（Polyethylene）

　　聚乙烯管由高、低压聚乙烯粒状料挤压成型。

它具有良好的耐腐蚀、耐溶剂性能、介电性好、吸水性小、无毒、质轻，可供输送腐蚀性液体用，也可用于埋地输送燃气。

　　低压聚乙烯管材承受压力：

重型管不超过1MPa，轻型管不超过0.5MPa，高压聚乙烯重型管不超过0.6MPa，轻型管不超过O.3MPa。

使用温度：

-20～60℃。

　　2.         不透性石墨（ImpermeableGraphite）

　　不透性石墨有浸渍石墨、压制石墨和浇注石墨三大类，都是用人造石墨和合成材脂等制成的导热耐蚀材料。

不透性石墨膨胀系数小，导热系数高，机械强度不高，冲击韧性很低，其突出的特点是对许多腐蚀介质具有优良的耐蚀性。

　　酚醛树脂浸渍石墨管可用于180℃以下的盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、氯代醇、芳香族烃、脂防族烃等介质。

但不耐强氧化剂和碱。

改性酚醛树脂浸渍的石墨管道既耐酸又耐碱。

呋喃树脂浸渍的石墨管道耐酸、碱、盐和有机溶剂。

　　压制的石墨塑料管耐所有浓度的盐酸和70％以下的硫酸，特别适合于制造需要耐温降的而且又耐蚀的输送管道．但需要铠装．以免撞碎或压碎。

浇注石墨的化学稳定性与浸渍类石墨相似。

　　用浸渍石墨管或挤压成型的石墨塑料管作输送管道，输送腐蚀性流体，在合成氯化氢、盐酸生产和有机氯化物等的生产中均已得到广泛的应用并取得良好的效果。

它是一种脆性材料．抗冲击强度比较低，在安装使用时要防止冲击和振动。

输送较高压力的介质时可用套管铠装的形式并用胶合剂将它攘在钢管中。

输送较高温度的介质或气温变化比较大时，管线会伸长或收缩，故在安装时要增设膨胀节。

　　石墨管线可用法兰连接、螺纹连接、对接（外缠树脂浸渍过的玻璃布加强）或用短的套管胶接的方法进行连接，要放置在支架上，防止变形或受外力作用而断裂，最好全部用玻璃布增强，浸渍玻璃布用的浸渍剂，推存采用环氧树脂。

　　标准的石墨管尺寸（外径x内径x长）如下：

　　29×19×200～4000，32x22x2000～4000，38×25×2000～4000，5l×38×2000～4000、68×51×2000～4000，86×64×2000～4000，102×76×2000～4000，133×102×2000～4000，159×127×2000～4000，190×152×2000～4000，254×203×2000～4000，330×254×2000～4000。

共12种。

　　用浸渍石墨制造的管件有：

如90°弯头、45°弯头、三通、四通、管接头、螺纹管接头、管凸缘、管帽（盖）、装配塞、塞子。

　　浇注类不透性石墨产品有管子、弯头、三通等。

内径为25mm的管子，其爆破强度为2.5MPa，三通爆破强度为2.0MPa，弯头的渗透压力为1.2～1.5MPa。

　　3.         玻璃管（GlassPipe）

　　玻璃管道具有化学稳定性高、透明、光滑、耐磨、价廉等许多金属材料不能比拟的特点。

它除了氢氟酸、氟破酸、热磷酸及强碱外，能耐任何化学介质的腐蚀，因此常用于极苛刻的腐蚀环境。

主要有硼硅玻瑚、无硼低碱玻璃、耐高温的硼—硅酸盐玻璃及石英玻璃。

　　4.         陶瓷管（StonewarePipe）

　　化工陶瓷管道具有良好的耐腐蚀性能，足够的不透性，耐热性和一定的机械强度，因此在工业生产特别是化工生产中的应用日益增多。

化工陶瓷管可分为耐酸管、耐温管和瓷管三种。

除氢氟酸、氟硅酸和强碱外，它能耐大多数化工介质的腐蚀。

陶瓷管道一般用于不承压的场合，推荐使用温度：

耐酸管不大于90℃，耐温管不大于150℃，瓷管不大于120℃。

　　5.         玻璃钢管（GlassFibreReinforcedPlasticPipe）（FRP管）

　　玻璃钢又称为玻璃纤维增强塑料，是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、玻璃带、玻璃毡）为增强材料，以合成树脂为粘结剂，经过一定的成型工艺制作而成。

它集中了玻璃纤维和合成树脂的优点，具有轻质、高强、耐温、耐腐蚀、电绝缘、隔热等优异性能，在工业应用上日趋广泛，已有定型产品。

　　玻璃钢管（FRP管）一般分为以下四种：

　　1）        FRP-W型

　　FRP-W型管采用双酚A型不饱和聚脂树脂为基材，内衬表面毡，以中碱玻璃纤维织物为骨料。

FRP-W型管专用于输送海水、淡水、污水和循环冷却水。

　　2）        FRP-R型

　　FRP-R型管以不饱和聚脂为基材，以中碱玻璃纤维织物为骨料，专用于通风管道。

　　3）        FRP-F型

　　FRP-F型管一般以环氧树脂为基材，内衬有机表面毡形成富树脂的抗渗层、以中碱玻璃纤维织物为骨料。

用于输送石油化工生产中腐蚀性的介质。

　　4）        FRP-H型

　　FRP-H型管采用“F”型改性环氧树脂、优质玻璃纤维表面毡，内衬中碱玻璃纤维织物为骨料，管外涂防老化层。

专用于输送温度≤120℃严重腐蚀的介质管道。

　　6.         自应力钢筋混凝土压力管

　　有平口式管和承插式管两种、已成功地用于输送水、煤气和热电厂粉煤灰等。

它与铸铁管相比、有下列优点：

①刚久性好。

据介绍，这种管道在地下可使用80年以上。

⑦不导电。

能避免杂散电流对管线的腐蚀。

③热导率低。

外界温度变化对管内影响小。

④长期输水内表面不长锈瘤、通水能力不变。

⑤有裂缝闭合和愈合之能力。

若出现宽度小于0.25mm裂纹，在自压应力作用下能闭合，通常仍可作压力为0.6MPa以内的输水管使用。

⑥铺设简便。

⑦接头密封性好，使用可靠。

⑧价格便宜。

　　缺点是：

①白重大；⑦性脆、易断；②当输送含有面体颗粒的介质时，耐磨性不及铸铁管。

　　二、 衬里管（LinedPipe）

　　衬里管的目的是防腐、电绝缘、减少流体阻力、增加耐磨性能、防止金属离子的混入和污染。

　　所谓衬里是指根据使用介质和工况的不同，在光管里面或外面粘敷不同的材料和涂塑。

衬里管的制作多采用粘敷、喷涂、镶嵌、真空注塑的方法，还有一种是通过冷拔形成外管为钢管内管为塑料管的钢塑复合管的方法。

　　1.  钢衬橡胶管道

　　橡胶是一种良好的耐酸又耐碱的非金属防腐蚀材料，特别对氢氟酸有很好的耐蚀性。

　　橡破分天然橡破和合成橡胶二大类。

用于化工防腐蚀衬里，以天然橡胶为多．经过硫化处理而成，具有一定的耐热性能、机械强度和耐蚀性能。

它可分为软橡胶、半硬橡胶和硬橡胶三种。

表4.5.12

衬里管

基体金属材料

内衬橡胶

橡胶衬里管

碳素钢管

天然橡胶

软橡胶（硫磺含量1%～3%）

半硬橡胶（硫磺含量～30%）

硬橡胶（硫磺含量>40%）

合成橡胶

氯丁橡胶

丁基橡胶

氟橡胶

腈橡胶

苯乙烯橡胶

　　橡胶衬里层的选择原则，主要应考虑腐蚀介质的特性、操作条件及具体施工的可能性：

　　1） 介质腐蚀性强，但温度变化不大，元机械振动的管道、管件，宜用1～2层硬橡胶，总厚度约为3～6mm。

　　2） 对于腐蚀性气体，为了避免气体的扩散渗透作用，用二层硬橡胶衬里为宜。

　　3） 凡介质含有固体悬浮物，需考虑耐磨性时，可采用厚2mm硬橡胶作底层，再衬贴所需厚度软橡胶作面层。

　　4） 管道、设备外表面可能经受撞击时，可采用软橡胶作底层，半硬橡胶作面层。

　　5） 在真空条件下，一般不采用软橡胶作底层。

　　6） 在有剧烈振动的场合，不能使用橡胶衬里。

　　7） 在同一管件、设备上，不能同时用硫化条件不同的二种硬橡胶或软橡胶进行橡胶衬里。

　　橡胶衬里管道的使用范围：

（1）使用温度

　　硬橡胶衬里长期使用温度为0～65℃，短时间加热允许提高至80℃；半硬橡胶、软橡胶及硬橡胶复合衬里的使用温度为-25～75℃，软橡胶衬里短时间加热允许提高至100℃。

　　根据目前资源，天然橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶等作软橡胶衬里，使用温度约为-60～+65℃；丁腈胶、丁苯胶、乙丙胶等也可在-30～+50℃的情况下作衬里使用。

　　橡胶的使用寿命与使用温度有关，温度过高，会加速橡胶的老化，破坏橡胶与金属间的结合力，导致脱落：

温度过低，橡胶会失去弹性（橡胶的膨胀系数比金属大三倍）。

由于两种基材收缩不一，导致应力集中而拉裂橡胶层。

由于软橡胶的弹性比硬橡胶好，故它的耐寒性亦较好。

（2）使用压力

　　 一般用于压力低于0.6MPa，真空度不大于80kPa。

橡胶衬里的管件有弯头、三通、四通等。

衬胶管子与管件均应用焊接法兰连接。

　　2.  钢衬玻璃管道

　　钢衬玻璃管道是钢管、管件与玻璃的复合体，系将熔融的玻璃以吹制法衬在经过焙烧预热的碳钢管或管件内壁，使玻璃牢固地粘附在管子、管件的内壁上，并处于一定的压缩状态。

除吹制法外，尚有膨胀法及喷涂法。

　　吹制衬玻璃管道使用温度为0～150℃，使用压力小于等于0.6MPa，冷冲击△T80℃，热冲击△T120℃，使用介质与玻璃管道相同。

　　应用实例有稀硫酸（100℃）管线，EDTA输送管线，苯烃液化介质（HCl，105℃），橡胶胶浆输送管线（易堵）等。

　　3.  搪玻璃管道

　　搪玻璃系由非金属无机物质以搪烧的方法施涂在金属底材上面形成的一种玻璃状瓷层（通常称其为瓷袖层）与金属紧密结合的复合材料。

　　搪玻璃管道标准（HG/T2130-91）。

搪玻璃管道瓷釉厚度一般为0.8～1.5mm，它能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等介质的腐蚀，特别是对常温盐酸、硝酸、王水等介质，具有优良的耐蚀性，也因其表现光滑而用于要求不挂料的化工生产中。

耐磨性和电绝缘性也很好。

　　搪瓷管道的使用温度一般在-30～250℃，受压管道一般在0～180℃，冷冲击应小于llO℃，热冲击应小于120℃。

使用压力≤0.3MPa。

　　4.  塑料衬里管道

　　钢管内衬聚乙烯或聚丙烯的产品，国内已有生产和应用。

但最有实用意义的还是钢管内衬氟塑料。

氟塑料是各种含氟塑料的总称，应用较多的品种有聚四氟乙烯（PTFE或F4）、可熔性聚四氟乙烯（PFA）、聚全氟乙丙烯（FEP或F46）、聚三氟氯乙烯（PCTFE或F3）等。

　　氟塑料具有高度的化学稳定性和耐高低温性能。

F4衬里管道已在各种工业部门得到成功的应用，经常接触到的介质有盐酸、硫酸、硝酸、王水、氢氟酸、多种有机酸、强氧化剂和多种有机溶剂。

已使用过的最高温度为220℃，最高工作压力0.8MPa。

　　5.  硬质聚氨酯泡沫塑料包覆管道

　　硬质聚氨酯泡沫塑料具有密度小、强度高、绝热、吸水率低、耐蚀自熄等待点，作为石油化工朝油输热水管道的外包覆材料（既绝热又防腐），已得到广泛应用。

　　聚氨酯硬质泡沫塑料是以多元羧基化合物和异氰酸5S为主要原料，在催化剂、发泡剂的作用下，经加工聚合发泡而成。

硬质聚氨酯泡沫塑料包覆管及夹克管已成功地用于输油管、热力管数百公里。

　　6.  防腐带材

　　用于管道外壁防腐，抗冲击，抗剥离，无污染，操作安全，施工简便，可手工作业，也可机械施工。

主要品种有：

聚乙烯胶带、聚酯矿脂带、玻璃纤维改性石油沥青卷材。